SCHAUMBURG WASSERSTOFFREGION - LANDKREIS SCHAUMBURG - HYLAND
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HyStarter-Konzept Schaumburg // Abbildungsverzeichnis WASSERSTOFFREGION SCHAUMBURG HyStarter-Konzept ENTWURF Landkreis Schaumburg
Impressum Herausgeber Landkreis Schaumburg Jahnstraße 20, 31655 Stadthagen Projektleitung Landkreis Schaumburg Leitstelle Klimaschutz Horst Roch (Klimaschutz@schaumburg.de) Verantwortlich für den Inhalt Spilett new technologies GmbH Schöneberger Str. 18, 10963 Berlin https://www.spilett.de Autoren Jonas Koch und Nadine Hölzinger (Spilett new technologies GmbH) Unter Mitarbeit von: Dr. Frank Koch und Frederik Budschun (EE ENERGY ENGINEERS GmbH) Laura Wienpahl, Tim Röpcke und Ciara Dunks (Reiner Lemoine Institut) Dr. Hanno Butsch und Fabian Rottmann (Becker Büttner Held Consulting AG) Titelbild © BMVI / grafische Gestaltung David Borgwardt (Spilett new technologies GmbH) Layout David Borgwardt (Spilett new technologies GmbH) Druck DRUCKHAUS-ONLINE.DE, Mengelingscher Weg 10a, 31688 Nienstädt Stand: Januar 2021 Die Strategiedialoge zu HyStarter wurden beauftragt im Rahmen des HyLand-Programms durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI), koordiniert durch die NOW GmbH
Vorwort
2019 wurde der Landkreis Schaumburg als ein-
zige niedersächsische Kommune in der ersten
Runde des HyStarter-Wettbewerbs ausge-
wählt. Die Auswahl als Wasserstoffregion ist
ein markanter Meilenstein für uns und hat die
im Landkreis vorhandene, anhaltend hohe
Motivation unterstützt.
Der Landkreis Schaumburg besitzt dabei eine
hohe Eignung als Pilotregion. Schaumburg ist
mittelständisch geprägt und bildet „Deutsch-
land im Kleinen ab“. Erfolgreich war die Be-
werbung auch vor dem historischen Hinter-
grund der Wasserstoff-Wirtschaft im Land-
kreis. Das hier bis in die 1960er genutzte
Stadtgas enthielt bereits einen sehr hohen An-
teil an Wasserstoff.
Wesentliche Entscheidungen zur Energiepoli-
tik und zum Klimaschutz werden auf nationa-
© Landkreis Schaumburg
ler und internationaler Ebene getroffen. Die
Landrat Jörg Farr verabschiedeten Klimaschutzziele lassen sich
Landkreis Schaumburg jedoch nur mit einer wesentlichen Beteiligung
auf kommunaler Ebene erreichen. Daher
möchte der Landkreis eine Vor- und Leitbild-
funktion in Schaumburg einnehmen und den
Prozess zur Etablierung von Wasserstoff in der
Region fördern und unterstützen.
Viele machen sich derzeit projekt- und objekt-
bezogen hochmotiviert mit eigenen Ideen und
Standorten auf den Weg. Wir wollen diese,
unter anderem auch im Rahmen des jetzt vor-
liegenden Konzeptes erarbeiteten Ideen bün-
deln. Dazu gehören die Themenbereiche Pro-
duktion, Speicherung und Nutzung von Was-
serstoff sowie das Entwickeln eines Netzwer-
kes mit Akteuren aus der Region. Es ist gut zu
sehen, wie viele Akteure im Landkreis mit
praktischen Ansätzen, nicht nur akademischer
Art, weiterarbeiten wollen. Der Drang ist sehr
groß, die Projektideen nun auch in die Realität
umzusetzen. Das Akteursnetzwerk hat sich
fantastisch entwickelt, trotz schwieriger Rah-
menbedingungen auf Grund der Corona-Pan-
demie.
Das zeigt, dieses Thema war und ist ein Voll- treffer und hat das Potential einen großen Mehrwert für die Region zu generieren. Die Erarbeitung des vorliegenden Handlungs- konzepts im Rahmen der HyStarter-Strategie- dialoge erfolgte mit dem Ziel, eine breite Wis- sensbasis für möglichst unterschiedliche Pro- jektideen, Standorte und Akteure zu schaffen. Jede der dargestellten Ideen zeugt vom Inte- resse und der Expertise der Schaumburger Ak- teure, die sich in den Prozess aktiv einge- bracht haben. Neue Ideen ähnlicher oder ver- schiedener Art können jederzeit ergänzt wer- den, ebenso wie zukünftig neue Themenclus- ter entstehen werden. Das vorliegende Handlungskonzept soll als Ein- ladung an alle Menschen im Landkreis Schaumburg verstanden werden, sich mit den Potentialen und Chancen, sowie den Heraus- forderungen der Wasserstoff- und Brennstoff- zellentechnologie auseinanderzusetzen und die eigene Rolle im anstehenden Transforma- tionsprozess zu finden – damit aus dem histo- rischen Kohlerevier Schaumburg ein nachhalti- ger Energieproduktionsstandort mit Zukunfts- charakter entsteht. Ein erster wichtiger Anknüpfungspunkt wird hierbei die in Gründung befindliche Energie- agentur Schaumburg sein. Neben dem bereits jetzt schon sehr breiten Aktivitätsspektrum im Bereich Klimaschutz und Nachhaltigkeit, kann hier in Zukunft auch das Thema Wasserstoff zentral bearbeitet werden. Als Teil der Ener- gieagentur könnte eine Leitstelle Wasserstoff geschaffen werden, die als erster Anlaufpunkt für alle Akteure fungiert, die sich im Landkreis und in der weiteren Region bereits mit dem Thema Wasserstoff beschäftigen oder zukünf- tig beschäftigen wollen.
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis ............................................................................................................................. 1
Abkürzungsverzeichnis ............................................................................................................................ 3
1 Die Bewerbung im HyLand-Wettbewerb ........................................................................................ 5
Der Landkreis Schaumburg: Eine von neun HyStarter-Regionen in Deutschland .................... 5
Motivation und Ziel der Teilnahme am HyStarter-Wettbewerb .............................................. 6
2 Die Akteure: Ein breites Bündnis aus Unternehmen, Bürgern und der öffentlichen Verwaltung im
Landkreis Schaumburg ............................................................................................................................ 8
3 Das Ziel: Die Potentiale von Wasserstoff für den Landkreis Schaumburg erschließen ................... 9
Die Potenziale von Wasserstoff zur Erreichung der energie- und klimapolitischen Ziele im
Landkreis Schaumburg ......................................................................................................................... 9
Die Potenziale von Wasserstoff zur Erreichung der wirtschaftspolitischen Ziele der Region
und Stärkung der kommunalen und privatwirtschaftlichen Unternehmen ....................................... 10
4 Die Vision der Wasserstoffregion Schaumburg 2030 .................................................................... 11
5 Der Handlungsansatz für die Wasserstoffregion Schaumburg ..................................................... 15
6 Themencluster 1: Produktion von Wasserstoff ............................................................................. 17
Produktionsverfahren A: Wasserstoff aus Rest- und Sekundärrohstoffen ............................ 17
Produktionsverfahren B: Wasserstoff aus erneuerbarem Strom (Photovoltaik) ................... 20
Übersicht zu den Projektideen der regionalen Akteure im Themencluster 1 ........................ 23
Fazit und Ausblick .................................................................................................................. 26
7 Themencluster 2: Gebäudeenergieversorgung mit Wasserstoff .................................................. 27
Ziele und Inhalte im Themencluster 2 ................................................................................... 27
Gebäudetyp A: Energieautarkes Bürogebäude ...................................................................... 27
Gebäudetyp B: Teilautarkes Mehrfamilienhaus ..................................................................... 32
Übersicht zu den Projektideen der regionalen Akteure im Themencluster 2 ........................ 36
Fazit und Ausblick .................................................................................................................. 37
8 Themencluster 3: Standortenergieversorgung ............................................................................. 39
Ziele und Inhalte im Themencluster 3 ................................................................................... 39
Standorttyp A: Neubau- und Bestandsquartiere (Wohnen) .................................................. 39
Standorttyp B: Gewerbe- und Industriegebiete ..................................................................... 41
Übersicht zu den Projektideen der regionalen Akteure im Themencluster 3 ........................ 43
Fazit und Ausblick .................................................................................................................. 45
9 Themencluster 4: Dekarbonisierung von Schwerlast- und Transitverkehren ............................... 46
Ziele und Inhalte im Themencluster 4 ................................................................................... 46
Strategie A: Aufbau einer Wasserstofftankstelleninfrastruktur ............................................. 48
Strategie B: Umstellung der Flottenantriebe auf Wasserstoff ............................................... 50
Übersicht zu den Projektideen der regionalen Akteure im Themencluster 4 ........................ 52
Fazit und nächste Schritte...................................................................................................... 55
10 Clusterübergreifende Themen .................................................................................................. 56
Bildung und Qualifizierung ..................................................................................................... 56
Unternehmensansiedlung...................................................................................................... 56
Übersicht zu clusterübergreifenden Projektideen der regionalen Akteure ........................... 57
11 Zurückgestellte Projektideen .................................................................................................... 60
12 Fördermöglichkeiten ................................................................................................................. 62
13 Was als nächstes kommt: Umsetzung des Handlungskonzepts ................................................ 74
Strukturen schaffen, Netzwerkarbeit verstetigen, Akzeptanz sichern: Die Leitstelle
Wasserstoff Schaumburg ................................................................................................................... 74
Ideen validieren, Erfahrungen sammeln, Expertise aufbauen, Sichtbarkeit schaffen: Die
Projektumsetzung in der Region ........................................................................................................ 75
Quellenverzeichnis ................................................................................................................................ 78
HyStarter-Konzept Schaumburg // Abbildungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Die 9 HyStarter-Regionen im HyLand-Wettbewerb 2019 .................................................. 5 Abbildung 2: Energiesteckbrief des Landkreises Schaumburg ................................................................ 7 Abbildung 3: Vision der Wasserstoffregion im Landkreis Schaumburg 2030 ....................................... 11 Abbildung 4: Handlungsansatz zur Etablierung der Wasserstoffregion Schaumburg. ......................... 16 Abbildung 5: Anteil erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch im Szenario Klimaneutralität.. 17 Abbildung 6: Schematischer Überblick zur Funktionsweise der Reststoffpyrolyse .............................. 18 Abbildung 7: Thermische Verfahren zur Reststoffentsorgung bzw. Rückgewinnung chemischer Grundstoffe ........................................................................................................................................... 18 Abbildung 8: Thermische Verfahren als Kohlenstoffsenke und Wasserstoffproduktionsverfahren .... 19 Abbildung 9: Schematischer Überblick zur Funktionsweise der Produktion von Wasserstoff aus Photovoltaikanlagen.............................................................................................................................. 20 Abbildung 10: Wasserstoffgestehungskosten in Abhängigkeit der Elektrolyseauslastung (Volllaststunden) und der Abgaben und Umlagen auf den Strombezug .............................................. 21 Abbildung 11: Auslastungsgrad Elektrolyseur in Abhängigkeit der Dimensionierung zur PV-Leistung. 22 Abbildung 12: Übersichtskarte der Projektideen im Themencluster 1 Wasserstoffproduktion........... 23 Abbildung 13: Schematischer Überblick zur autarken Gebäudeenergieversorgung mit Wasserstoff aus Photovoltaikdachanlagen ...................................................................................................................... 28 Abbildung 14: Modellierung der Projektidee "Energieautarkes Bürogebäude" mit Annahmen aus der Region. ................................................................................................................................................... 30 Abbildung 15: Verbesserungspotentiale durch Optimierung der Systemauslegung der Projektidee "Energieautarkes Bürogebäude“ ........................................................................................................... 30 Abbildung 16: Kostenstruktur des modellierten Technologiesystems "100 % autarkes Bürogebäude" (ohne Betriebskosten) ........................................................................................................................... 31 Abbildung 17: Schematischer Überblick zur teilautarken Gebäudeenergieversorgung mit Wasserstoff. ............................................................................................................................................................... 32 Abbildung 18: Technologiekomponenten und Rahmenbedingungen der Basis-Modellierung "Autarkie des Mehrfamilienhauses"...................................................................................................................... 33 Abbildung 19: Nachfragelastkurven Klimatisierung Sommer und Beladung Elektroautos ................... 34 Abbildung 20: Modellierungsergebnis der Optimierungsstufe "Teil-autarkes Mehrfamilienhaus". .... 34 Abbildung 21 Übersichtskarte der Projektideen im Themencluster 2 Gebäudeenergieversorgung. ... 36 Abbildung 22: Energieversorgung eines Wohnquartiers mit zentraler Wasserstoffbereitstellung und Erzeugung von Strom und Wärme in den jeweiligen Gebäuden über eine hauseigene Brennstoffzelle. ............................................................................................................................................................... 39 Abbildung 23: Energieversorgung eines Wohnquartiers mit Bereitstellung von Strom und Wärme über eine zentrale Hochtemperaturbrennstoffzelle (SOFC) ................................................................. 40 Abbildung 24: Technologiesystem Standortenergieversorgung mit Wasserstoff ................................ 41 Abbildung 25: Spezifische H2-Produktionskosten der Wasserelektrolyse in Abhängigkeit der Technologieart und Volllaststundenzahl ............................................................................................... 42 Abbildung 26: Übersichtskarte der Projektideen im Themencluster 3 Standortenergieversorgung. .. 43 Abbildung 27: Öffentliche Pkw-Wasserstofftankstellen in Niedersachsen entlang der BAB 2 ............. 46 Abbildung 28: Marktpotential für Brennstoffzellen-Lkw in Europa. ..................................................... 47 Abbildung 29: Schematische Übersicht der Versorgung von mobilen Anwendungen mittels einer Wasserstofftankstelle (HRS) .................................................................................................................. 48 Abbildung 30: Exemplarische Tankstellenkosten für zwei Anwendungsbeispiele................................ 50 Abbildung 32: Total Cost of Ownership für Lkw (SFN: schwere Nutzfahrzeuge) – Diesel- versus umgerüstetes Brennstoffzellenfahrzeug ............................................................................................... 52 1|Seite
HyStarter-Konzept Schaumburg // Abbildungsverzeichnis
Abbildung 33: Übersichtskarte der Projektideen im Themencluster 4 Verkehr. .................................. 53
Abbildung 34: Übersichtkarte zu den clusterübergreifenden Projektideen ......................................... 57
Abbildung 35: Verworfene Idee Wasserstoffzug Stadthagen – Rinteln ................................................ 60
Abbildung 36: Übersicht zu Förderprogrammen und deren Anwendbarkeit für die Projektideen im
Landkreis Schaumburg .......................................................................................................................... 73
Abbildung 37: Entwurf für einen Fahrplan der Leitstelle Wasserstoff (24 Monate)............................. 75
Abbildung 38: Vorgehen zur Projektentwicklung in der Region Schaumburg ...................................... 75
Abbildung 39: Übersicht zu den geplanten Realisierungshorizonten der HyStarter-Projektideen in
Schaumburg........................................................................................................................................... 77
2|SeiteHyStarter-Konzept Schaumburg // Abkürzungsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
AEL Alkalische Elektrolyse
BBHC Becker Büttner Held Consulting (HyStarter-Projektpartner)
BEG Bundesförderung für effiziente Gebäude
BHKW Blockheizkraftwerk
BMI Bundesministerium des Innern, für Bau und Heimat
BMU Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit
BMVI Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur
BZ Brennstoffzelle
CVD Clean Vehicles Directive
EE Erneuerbare Energien
EEG Erneuerbare-Energien-Gesetz
F&E Forschung und Entwicklung
H2 Wasserstoff (chemische Abkürzung)
HTEL Hochtemperaturelektrolyse
KfW Kreditanstalt für Wiederaufbau
KMU Kleine und mittlere Unternehmen
KWh Kilowattstunde (= 1.000 Wh)
KWK Kraft-Wärme-Kopplung
LOHC Liquid Organic Hydrogen Carriers (organische Flüssigkeit zum Transport von Wasserstoff)
LK Landkreis
MWh Megawattstunde (= 1 Tausend kWh)
NIP Nationales Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie
NOW Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie
PDCA Plan-Do-Check-Act (Planen-Durchführen-Überprüfen-Anpassen)
PEM Polymer-Exchange-Membrane (die PEM-Brennstoffzelle enthält eine Protonen-Aus-
tausch-Membran, die aus einem Polymer-Elektrolyten besteht)
PEMEL PEM-Elektrolyse
PtG Power to Gas
PtJ Projektträger Jülich
PtX Power to X (Stromwandlung in einen gasförmigen oder flüssigen Energieträger, z. B. Was-
serstoff, Methan oder e-Fuels)
PV Photovoltaik
RED Renewable Energies Directive (Erneuerbare-Energien-Richtlinie)
RLI Reiner Lemoine Institut (HyStarter-Projektpartner)
SNF Schweres Nutzfahrzeug
SPNV Schienenpersonennahverkehr
TWh Terrawattstunde (= 1 Milliarde kWh)
WKA Windkraftanlage
3|Seite4|Seite
HyStarter-Konzept Schaumburg // Kapitel 1: Ausgangslage
1 Die Bewerbung im HyLand-Wettbewerb
Im September 2019 wurde der Landkreis Schaumburg im Rahmen der ersten Runde des BMVI-Wett-
bewerbs HyLand als einzige niedersächsische von bundesweit neun HyStarter-Regionen ausgewählt.
Der Landkreis Schaumburg: Eine von neun HyStarter-Regionen in Deutschland
Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) unterstützt mit dem HyLand-
Wettbewerb Regionen in Deutschland bei der Initiierung und Realisierung einer regionalen Wasser-
stoffwirtschaft. Die HyStarter-Regionen erhalten dabei eine fachliche und strategische Begleitung beim
Aufbau eines regionalen Akteursnetzwerks und bei der Entwicklung eines Handlungskonzepts. Mit der
fachlichen und strategischen Begleitung der HyStarter-Dialoge wurde ein Projektkonsortium beste-
hend aus Spilett new technologies GmbH (Projektleitung), Nuts GmbH, BBH Consulting AG, EE ENERGY
ENGINEERS GmbH und Reiner Lemoine Institut beauftragt. Das Ergebnis dieses durch HyStarter ange-
stoßenen Prozesses ist die vorliegende Konzeptstudie.
Abbildung 1: Die 9 HyStarter-Regionen im HyLand-Wettbewerb 2019. © NOW GmbH
Weitere Informationen zu HyStarter und dem HyLand Programm finden Sie unter:
• https://www.hy-starter.de
• https://www.now-gmbh.de/sektoren-themen/sektorenkopplung
• https://www.ptj.de/projektfoerderung/nip/hyland
5|SeiteHyStarter-Konzept Schaumburg // Kapitel 1: Ausgangslage
Motivation und Ziel der Teilnahme am HyStarter-Wettbewerb
Bei der Teilnahme des Landkreises Schaumburg am HyStarter-Wettbewerb im Frühjahr 2019 war das
Thema Wasserstoff in der Region noch kaum präsent. Nach Bekanntgabe der Ernennung zur HyStarter-
Region wurde jedoch schnell ersichtlich, dass sich bereits einige Akteure im Landkreis mit dem Thema
beschäftigten. Weiterhin bestand ein großes Interesse bei weiteren regionalen Akteuren, sich in die
Diskussionen und Prozesse zur Gestaltung der zukünftigen Energieregion Schaumburg einzubringen.
Das Akteursnetzwerk Wasserstoff wurde geboren und wächst seitdem stetig weiter.
Als ländlich geprägte aber dicht besiedelte Region in Niedersachsen im Großraum Hannover gleicht
der Landkreis Schaumburg mit seiner Bevölkerungsstruktur, geografischen Lage und landschaftlichen
Prägung „Deutschland im Kleinen“: Mit mehreren Mittelgebirgen, der deutschen Tiefebene und dem
Steinhuder Meer grenzt der Landkreis im Süden und Westen an Nordrhein-Westfalen.
Aufgrund seiner Lage zwischen den Ballungszentren Berlin, Hannover-Wolfsburg-Braunschweig, dem
Ruhrgebiet und dem Rheinland, befindet sich die Region im Zentrum einer der wichtigsten Verkehrs-
achsen Deutschlands. Dies wird auch anhand der guten Verkehrsinfrastruktur ersichtlich, die sich
durch mehrere Eisenbahnverbindungen, Deutschlands meistbefahrene Autobahn, die A2, sowie die
Weser im Süden und den durchquerenden Mittellandkanal als Wasserstraßen auszeichnet. Insbeson-
dere die Eisenbahnverbindungen stehen mit ihren geplanten Ausbauten oft im Fokus deutschlandwei-
ter Betrachtungen zur Stärkung des Schienenverkehrs. Trotz aller vorhandenen Infrastruktur wird ge-
rade im Mobilitätsbereich noch ein hohes Entwicklungspotential im Landkreis Schaumburg gesehen.
Die von den Verkehrsachsen ausgehenden Emissionen stellen eine Herausforderung, aber auch Chan-
cen bei der Dekarbonisierung des Verkehrssektors dar.
Als eines der ältesten Kohlereviere Norddeutschlands mit einigen ehemaligen Bergwerken und Hal-
den soll sich der Landkreis Schaumburg von einer einstigen Energieregion zu einem neuen Energie-
produktionsstandort mit Zukunftscharakter entwickeln. Die Region blickt dabei auf eine außerge-
wöhnliche Historie zurück, die über weite Strecken auch eine Geschichte des Wasserstoffs ist. Bereits
zu Beginn des letzten Jahrhunderts entstand durch den Bau einer Kokerei ein für die Region außerge-
wöhnlich dichtes Gasnetz. Sowohl das Kokereigas als auch das genutzte Stadtgas bestanden zu mehr
als 55 % aus Wasserstoff. Bis zur Umstellung auf Erdgas Ende der 1960er Jahre konnte die Region
durchaus als Wasserstoffregion bezeichnet werden. Sowohl in den privaten Haushalten als auch in
Industrie und Gewerbe spielt Gas als Primärenergie bis heute eine herausragende Rolle. Um diese
Strukturen auch nach der beschlossenen Dekarbonisierung nutzen zu können, ist der Wiedereinstieg
in eine nachhaltige Wasserstoffwirtschaft unumgänglich.
Der Landkreis Schaumburg hat seine Kompetenzen und Kapazitäten für Innovationen sowie gesell-
schaftliche Prozesse und Beteiligungen durch eine stetige und erfolgreiche Teilnahme an Landes- und
Bundeswettbewerben bereits bewiesen. Dies wird durch eine sehr gute (überregionale) Vernetzung
mit allen wesentlichen Akteuren untermauert und soll auch zukünftig fortgeführt werden. Eine zukünf-
tige Wasserstoffregion braucht eine breite Akzeptanz von Wasserstoff als Zukunftsenergie auf allen
Ebenen: Von der Politik über Organisationen, Verbände, Industrie, Handwerk, Wirtschaft, Banken bis
zum privaten Verbraucher. Darauf aufbauend soll der konkrete Einstieg in die sich entwickelnde Was-
serstoffwirtschaft beginnen, um den Landkreis zu einer vorbildhaften und beispielgebenden Wasser-
stoffregion Deutschlands und Europas zu entwickeln.
6|SeiteHyStarter-Konzept Schaumburg // Kapitel 1: Ausgangslage Abbildung 2: Energiesteckbrief des Landkreises Schaumburg. © Landkreis Schaumburg / Quelle: Masterplan 100 % Klima- schutz für die Region Weserbergland, 2018 / grafische Gestaltung: David Borgwardt 7|Seite
HyStarter-Konzept Schaumburg // Kapitel 2: Akteure
2 Die Akteure: Ein breites Bündnis aus Unternehmen, Bürgern und
der öffentlichen Verwaltung im Landkreis Schaumburg
Die HyStarter-Strategiedialoge, die im Zeitraum von Oktober 2019 bis Oktober 2020 in Schaumburg
realisiert wurden, haben eine Vielzahl unterschiedlicher Akteure aus dem Kreis und den benachbarten
Regionen zusammengebracht. Sie alle verbindet das Interesse an Wasserstoff und der Wunsch, die er-
warteten Potentiale dieser innovativen Technologie für sich und die Region zu erschließen, um damit
Teil einer dekarbonisierten Energiezukunft zu werden.
Folgende Unternehmen und Akteure waren als Teilnehmer des HyStarter-Kernteams in den Prozess
eingebunden und haben ihre Zeit, Expertise und ihre Netzwerke eingebracht, um das vorliegende
Handlungskonzept mit zu entwickeln, zu diskutieren und zu detaillieren (in alphabetischer Reihen-
folge):
• Ahrens Solartechnik GmbH & Co. KG (https://www.ahrens-solar.de)
• ARL – Amt für regionale Landesentwicklung Leine-Weser (https://www.arl-lw.niedersachsen.de)
• Aspens GmbH (https://www.aspens.de)
• Bürgerenergiewende Schaumburg e.V. (https://www.buergerenergiewende-schaumburg.de)
• Energieservice Westfalen Weser GmbH (https://www.energieservice-ww.com)
• H2 Green Power & Logistics GmbH (https://www.h2greenpowerlog.de)
• ISFH – Institut für Solarenergieforschung Hameln (https://www.isfh.de)
• Landkreis Schaumburg, Leitstelle Klimaschutz (https://www.schaumburg.de)
• LEE – Landesverband Erneuerbare Energien Niedersachsen-Bremen e.V. (https://www.lee-nds-
hb.de)
• Metropolregion Hannover-Braunschweig-Göttingen-Wolfsburg GmbH (https://www.metropolre-
gion.de)
• Raiffeisen Landbund eG (https://www.rlb-eg.de)
• Stadt Stadthagen (https://www.stadthagen.de)
• Stadtwerke Rinteln GmbH (https://www.stadtwerke-rinteln.de)
• Stadtwerke Schaumburg-Lippe GmbH (https://www.stadtwerke-schaumburg-lippe.de/)
• VAWT Engineering (http://www.vawt-engineering.com)
• Westfalen Weser Netz GmbH (https://www.ww-netz.com)
Darüber hinaus haben mehr als 40 Unternehmen und Personen aus der Region den Prozess begleitet
und Zwischenergebnisse diskutiert.
Fachlich und organisatorisch wurden die Akteure im Landkreis Schaumburg hierbei durch die Spilett
new technologies GmbH und das Projektteam von HyStarter begleitet.
8|SeiteHyStarter-Konzept Schaumburg // Kapitel 3: Ziele
3 Das Ziel: Die Potentiale von Wasserstoff für den Landkreis Schaum-
burg erschließen
Niedersachsen hat gemeinsam mit den vier übrigen norddeutschen Bundesländern Bremen, Hamburg,
Mecklenburg-Vorpommern und Schleswig-Holstein zeitgleich zum Start der HyStarter-Strategiedialoge
in Schaumburg die Norddeutsche Wasserstoffstrategie veröffentlicht. Dabei bekennen sich das Land
Niedersachsen und die norddeutschen Bundesländer zu Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien
als zentralem Baustein der energie-, klima- und wirtschaftspolitischen Zukunft. Die Norddeutsche Was-
serstoffstrategie beschreibt Ziele, Unterstützungsmaßnahmen und Herausforderungen des Transfor-
mationsprozesses und bildet die Ausgangslage und den Rahmen des vorliegenden Handlungskonzepts.
Mehr Informationen zur Norddeutschen Wasserstoffstrategie unter:
https://www.mw.niedersachsen.de/startseite/themen/wirtschaft/gruner-wasserstoff-181911.html
Die Potenziale von Wasserstoff zur Erreichung der energie- und klimapoliti-
schen Ziele im Landkreis Schaumburg
Im Masterplan 100 % Klimaschutz hat sich der Landkreis Schaumburg im Jahr 2018 als Teil der Region
Weserbergland zusammen mit den Landkreisen Hameln-Pyrmont und Holzminden dazu bekannt, bis
zum Jahr 2050 weitgehend auf erneuerbare Energien und regionale Energieressourcen umzustellen.
Dies soll in Übereinstimmung mit dem Leitbild einer nachhaltigen Energie- und Klimaschutzpolitik für
das Land Niedersachsen gelingen.
Um dieses Ziel zu erreichen, basiert die aktuelle Klimaschutzstrategie auf zwei Säulen:
• konsequente Erschließung von Energieeffizienz- und Einsparpotenzialen in den Bereichen pri-
vate Haushalte, Wirtschaft und Mobilität sowie
• sozial- und naturverträglicher Ausbau der erneuerbaren Energien.
Aufgrund einer aktuell vor Ort oft gering ausgeprägten Akzeptanz von Windenergie stellt es im Land-
kreis Schaumburg eine Herausforderung dar, den zur Zielerreichung erforderlichen Ausbau der erneu-
erbaren Energien zu realisieren. Wasserstoff könnte hier eine Lösung sein und akzeptanzsteigernd für
die Energiewende wirken, da er nicht nur mittels Wasserelektrolyse aus erneuerbarem Strom gewon-
nen werden kann, sondern auch andere regionale Quellen genutzt werden können. Insbesondere die
im HyStarter-Projekt ausführlich diskutierten Ansätze zur thermolytischen Gewinnung von Wasserstoff
aus Reststoffen (Schließung von Stoffkreisläufen) bieten das Potenzial, unter wirtschaftlichen Rahmen-
bedingungen und mit nur ca. 10 % der externen Energiezufuhr dieselben Wasserstoffmengen zu pro-
duzieren wie mit der Wasserelektrolyse.
Darüber hinaus können mit Wasserstoff saisonale Stromüberschüsse aus Photovoltaikanlagen gespei-
chert werden. Die so gespeicherten Energiemengen können dann entweder zur Dekarbonisierung des
Verkehrsbereichs eingesetzt werden oder eine klimaneutrale Strom- und Wärmeversorgung in den
sonnenenergieärmeren Wintermonaten gewährleisten.
Mehr Informationen zum Masterplan 100 % Klimaschutz unter:
https://klimaschutz-schaumburg.de/klimaschutzstrategie/masterplan/
9|SeiteHyStarter-Konzept Schaumburg // Kapitel 3: Ziele
Die Potenziale von Wasserstoff zur Erreichung der wirtschaftspolitischen Ziele
der Region und Stärkung der kommunalen und privatwirtschaftlichen Unter-
nehmen
Der Landkreis Schaumburg ist geprägt durch eine Vielzahl und Vielfalt an kleineren und mittleren Un-
ternehmen (KMU), welche die Wertschöpfung in der Region maßgeblich prägen und die in ihren jewei-
ligen Branchen sehr erfolgreich sind. So sind beispielsweise 30 sogenannte Hidden Innovators, die als
Technologietreiber und Marktführer in ihrem Segment internationale Erfolge verbuchen, im Landkreis
beheimatet. Durch den Wegzug großer Unternehmen aus der Region hat Schaumburg jedoch einen
Teil seiner Identität als produzierender Standort verloren und wird heutzutage überregional vornehm-
lich als Transitzone zwischen den großen Ballungsgebieten im Osten, Norden und Westen Deutsch-
lands wahrgenommen.
Ziel der regionalen Wirtschaftsentwicklung ist es daher, das Profil der Region als langfristig attrakti-
ver Wirtschaftsraum mit hoher Lebens- und Umweltqualität zu stärken und auszubauen. Im Rahmen
der überregionalen Kooperation „Regionales Entwicklungskonzept Weserbergland plus“ arbeiten seit
2006 die vier Landkreise Hameln-Pyrmont, Holzminden, Nienburg/Weser und Schaumburg in verschie-
denen Arbeitsbereichen eng zusammen, um dieses Ziel gemeinsam zu erreichen. Dabei wird gemein-
sam das Leitbild einer Zukunfts- und Mittelstandsregion verfolgt.
Die in der Norddeutschen Wasserstoffstrategie formulierten Ziele, „dass sich bis 2025 an geeigneten
Standorten Unternehmen aus der Wasserstoff-Wertschöpfungskette, insbesondere im Bereich Anla-
gen-, Komponenten- und Fahrzeugherstellung, neu in Norddeutschland ansiedeln, um die Wertschöp-
fungskette in Norddeutschland zu schließen und zu stärken“, treffen also im Landkreis Schaumburg auf
fruchtbaren Boden.
Um die Wettbewerbsfähigkeit und Innovationskraft der Unternehmen aus der Region zu stärken, för-
dert der Landkreis gemeinsam mit den benachbarten Landkreisen Innovationen und regt Wissens- und
Technologietransfers durch die Zusammenarbeit von regionalen Hochschulen und kleinen sowie mitt-
leren Unternehmen in der Region an. Mit einer gezielten Ansiedlungspolitik von zukunftsträchtigen
Branchen soll die Wirtschaftskraft in der Region erhalten und gestärkt werden. Dafür fließen die Be-
dürfnisse und Ansprüche von innovativen und zukunftsorientierten Unternehmen im Bereich der Ener-
gie- und Verkehrswende in die Erarbeitung des aktuellen Raumordnungsplanes ein.
Mit der Etablierung der Wasserstofftechnologie als einem Kernelement der neu zu erschließenden re-
gionalen Wirtschaftsaktivitäten und einer begleitenden Qualifizierung der regional ansässigen Unter-
nehmen und Handwerksbetriebe, der Fachkräfteausbildung und der Ansiedlung neuer Industrien kann
die Wirtschaftskraft der Region langfristig gesichert und gesteigert werden.
10 | S e i t eHyStarter-Konzept Schaumburg // Kapitel 4: Vision 4 Die Vision der Wasserstoffregion Schaumburg 2030 Die Akteure im Landkreis Schaumburg möchten mit Wasserstoff die Dekarbonisierung des Verkehrs- und Wärmesektors vorantreiben und durch Nutzung der regionalen Ressourcen die wirtschaftlichen Potenziale dieses Innovationsfelds für ihre Region erschließen. Dabei setzen sie nicht ausschließlich auf die Beschaffung und Integration von Wasserstoff bzw. Wasserstofftechnologien in die regionale Ener- gieversorgung, sondern wollen auch aktiv in die Aus- und Weiterbildung zukünftig stark nachgefragter Fachkräfte einsteigen. Es gilt nicht nur, den Nachwuchs für dieses Innovationsthema zu begeistern, son- dern auch die Unternehmen in der Region für die Begleitung und Umsetzung des Wasserstofftechnolo- giehochlaufs fit zu machen, um möglichst große Anteile der gesamten Wertschöpfungskette in der Re- gion abzubilden. Abbildung 3: Vision der Wasserstoffregion im Landkreis Schaumburg 2030. © BMVI / grafische Gestaltung: David Borgwardt Im Jahr 2030 ist Wasserstoff als wichtiger Baustein der Sektorenkopplung im Landkreis Schaumburg etabliert. Daneben soll die Hochlaufphase zur Dekarbonisierung der regionalen Verkehrs- und Wär- memärkte sowie der Energieversorgung von Industrie- und Produktionsstandorten mit Wasserstoff gestartet sein: Die Rollenverteilung zwischen Wasserstoff und weiteren Energiespeichern (z. B. Wär- mespeichern, Batteriespeichern), zwischen Brennstoffzellen und Wärmepumpen, zwischen Brenn- stoffzellen- und verbrennungsmotorischen Antrieben sowie zwischen elektrolytischer und thermolyti- scher Wasserstoffproduktion bzw. der Reformierung von Wasserstoff aus Biogas zur Unterstützung der Transformationsprozesse bis zur vollständigen Dekarbonisierung im Jahr 2050 ist geklärt. In vielen Situationen werden hybride Technologiesysteme und Handlungsansätze als Vorzugslösung anerkannt. 11 | S e i t e
HyStarter-Konzept Schaumburg // Kapitel 4: Vision
Die Öffentlichkeit im Landkreis Schaumburg ist mit dem neuen Energieträger Wasserstoff vertraut und
fragt ihn zunehmend auch im privaten Umfeld nach. Es haben sich mehrere Unternehmen aus dem
Bereich der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie für Schaumburg als Forschungs- und Pro-
duktionsstandort entschieden, wodurch neue Arbeitsplätze in der Region geschaffen wurden. Das
Handwerk ist qualifiziert und sorgt für einen zuverlässigen Ausbau und Betrieb der Anwendungen.
Die regionalen und die Transitverkehre finden ausrei-
chend Tankstellen an zentralen Orten vor, um ihre Fahr-
zeuge zu Land und zu Wasser mit Wasserstoff aus der
Region zu betanken. In der Region Schaumburg wurden
darüber hinaus Servicewerkstätten ertüchtigt, um
Brennstoffzellenfahrzeuge und Tankstellen zu warten
und zu reparieren. Der Betrieb von Wasserstofftankstel-
len erfolgt dabei durch regionale Pächter. Die Genehmi-
gungsprozesse für neue Tankstellen verlaufen schnell
und unkompliziert.
Der Wasserstoff wird vorrangig regional aus erneuerba-
ren Energien (Elektrolyse aus PV-Anlagen) und durch
Schließung von Stoffkreisläufen (chemisches Recycling
bzw. Reformierung) bereitgestellt.
Die für PV nutzbaren Dachflächenpotenziale konnten
durch die Unterstützung der Energieagentur Schaum-
burg zu einem Großteil erschlossen werden. Dies gilt
ebenso für das Potenzial aus PV-Freiflächenanlagen.
Während die PV-Anlagen auf Hausdächern vor allem zur
Deckung des eigenen Energiebedarfs dienen, werden die
Freiflächenanlagen explizit zur regionalen Wasserstoff-
produktion genutzt.
Die Gasverteilnetze transportieren steigende Mengen an
Wasserstoff und erste lokale Wasserstoffnetze versor-
gen Wohnquartiere und Industriestandorte direkt. Der
unterirdische Transport von Wasserstoff entlastet per-
spektivisch die Region durch eine Reduzierung des stra-
ßengebundenen Transports von Wasserstoff. Die Gas-
netzbetreiber haben den Wasserstoffvertrieb in ihr Pro-
duktportfolio aufgenommen und die Expertise zur Über-
prüfung der Wasserstoffqualität und zur Aufreinigung
des Wasserstoffs ausgebaut. Durch die steigenden An-
teile von Wasserstoff im Erdgasnetz sowie durch an H2-
betriebene BHKW angeschlossene Wärmenetze konnten
auch hunderte kommunale Gebäude ihren CO2-Fußab-
druck reduzieren. Dies gilt insbesondere für Gebäude,
die nicht auf reine Brennstoffzellenheizungen umgestellt
werden konnten oder deren Sanierung noch bevorsteht.
12 | S e i t eHyStarter-Konzept Schaumburg // Kapitel 4: Vision
Das Entwicklungsgebiet Halde Georgschacht wurde zu
einem Standort für die Demonstration der Sektoren-
kopplung von erneuerbaren Energien und Wasserstoff
ausgebaut und hat sich zu einem bundesweit beliebten
Exkursionsort für Fachpublikum und Öffentlichkeitsar-
beit entwickelt.
Im Landkreis Schaumburg wurde der deutschlandweit
erste Wasserstoff-Umschlagplatz zum Transport von
Wasserstoff über Binnengewässer in Betrieb genommen
und sorgt für einen reibungslosen überregionalen Ver-
trieb von Wasserstoff auf dem Wasserweg als alternative
Ergänzung zum straßen- oder netzgebundenen Trans-
port. Die Region hat sich dadurch zu einem zentralen
Umschlagplatz für in Norddeutschland produzierten
Wasserstoff zum Transport in südliche, östliche und
westliche Richtung entwickelt.
Autarke oder teilautarke Gebäudeenergiekonzepte und
Quartierslösungen ermöglichen eine ganzjährig sichere
Energieversorgung auf Basis erneuerbarer Energien, die
mit Wasserstoff über eine saisonale Speicherlösung ver-
fügen. Das regionale Handwerk wurde qualifiziert,
Brennstoffzellenheizungen und hybride Wärmekon-
zepte zu planen, zu installieren, zu warten und bei Bedarf
zu betreiben. Es wurden öffentliche Gebäude im Rah-
men der energetischen Sanierung mit Brennstoffzellen-
systemen ausgestattet und haben durch Vorbildwirkung
einen Boom auf diese Technologie auch bei privaten
Hausbesitzern ausgelöst.
Die zehn Jahre bis zum Zieljahr 2030 sollen genutzt werden, um die Potenziale der Wasserstoff- und
Brennstoffzellentechnologie in unterschiedlichsten Projekten und an verschiedenen Standorten im
Landkreis Schaumburg zu demonstrieren und zu validieren. Die Akteure im Landkreis sollten dabei Er-
fahrungen teilen und gemeinsam aus Erfolgen und Misserfolgen lernen, um zu erkennen, wo die jewei-
ligen Stärken liegen und wo eventuell noch Verbesserungsbedarf besteht. In diesen Prozess sollen nicht
nur die Unternehmen und Bildungseinrichtungen in der Region eingebunden werden, es soll auch die
Bevölkerung aktiv einbezogen sein. Die Energiewende ist ein gesellschaftlicher Prozess und bedarf guter
Ideen und Hinweise aus der Bevölkerung. Auf diesem Weg soll auch die Akzeptanz der Transformation
sichergestellt werden.
Eine wichtige Rolle für die erfolgreiche Realisierung der Vision 2030 spielt die geplante Leitstelle Was-
serstoff in der neu zu gründenden Energieagentur Schaumburg. Das Aufgabenspektrum der Leitstelle
Wasserstoff umfasst dabei:
13 | S e i t eHyStarter-Konzept Schaumburg // Kapitel 4: Vision
• Die im HyStarter-Projekt gestartete Vernetzung der Akteure fortzuführen und auszuweiten,
• die identifizierten Projektideen bei der Umsetzung zu begleiten,
• neue Projektideen mit den regionalen Akteuren zu entwickeln,
• die Akzeptanz der Wasserstoffaktivitäten in Politik, Wirtschaft und Gesellschaft zu evaluieren
und zu stärken,
• als zentrale Anlaufstelle für Akteure, Medien und Öffentlichkeit einen vollständigen und trans-
parenten Überblick zum jeweiligen Stand im Landkreis Schaumburg zu haben.
In Zusammenarbeit mit den im Landkreis ansässigen Bildungseinrichtungen soll das Wissen in die Lehr-
und Lernangebote überführt werden, um den Fachkräftenachwuchs für die Wasserstoffregion
Schaumburg fit zu machen.
14 | S e i t eHyStarter-Konzept Schaumburg // Kapitel 5: Handlungsansatz
5 Der Handlungsansatz für die Wasserstoffregion Schaumburg
Die HyStarter-Strategiedialoge in Schaumburg zeichneten sich durch eine hohe Motivation und Auf-
bruchsstimmung der Akteure aus und es wurde schnell deutlich, dass der Einstieg in die Wasserstoff-
wirtschaft durch die regionalen Akteure nicht (mehr) als Versuchsphase, sondern bereits als Beginn der
Hochlaufphase verstanden wird. Das bedeutet, dass die umzusetzenden Projekte und Aktivitäten sich
als geeignet erweisen müssen, den Prozess in der Region voranzubringen.
Die verantwortungsvolle Gestaltung des Transformationsprozesses bedeutet für die zukünftige Was-
serstoffregion Schaumburg:
• mit kleinskaligen Projekten zu beginnen und von Beginn an die Skalierung mitzudenken,
• Einzelvorhaben inhaltlich und zeitlich zu vernetzen, um Synergien zu nutzen,
• zeitnah aus Projekten und Fehlern zu lernen und das Wissen breit zu teilen,
• vorhandene Fördermöglichkeiten zu nutzen, um die wirtschaftlichen Risiken der Forschungs-
und Demonstrationsvorhaben zu senken,
• eine unmittelbare Sichtbarkeit für alle Bürger und Unternehmen in der Region zu schaffen, um
einen begleitenden gesellschaftlichen Diskurs zu ermöglichen und Akzeptanzrisiken rechtzeitig
zu erkennen.
Der Handlungsansatz der Wasserstoffregion Schaumburg zielt daher auf einen dezentralen Ausbau
der Aktivitäten in vier Handlungsfeldern (Themenclustern) ab. Begleitet wird die Etablierung der
Wasserstoffwirtschaft durch eine Qualifizierungs- und Bildungsoffensive zur frühzeitigen Einbindung
und Ertüchtigung regionaler Unternehmen und zur Sicherstellung des Fachkräftenachwuchses. Die ini-
tialen Projekte sind dabei Vorbild sowie Lern- und Qualifizierungsobjekte zur Demonstration der un-
terschiedlichen Perspektiven der (sektorengekoppelten) Wasserstoffwirtschaft in kleinem Maßstab.
Sie sollen anderen regionalen Akteuren als Anstoß für weitere Projektideen und Aktivitäten dienen.
Die Skalierung soll dabei unter Berücksichtigung der jeweiligen Technologie- und Marktreife sowie un-
ter heutigen und zukünftigen Rahmenbedingungen erfolgen.
Die vier Themenfelder und das phasenweise Vorgehen sind in Abbildung 4 dargestellt.
Zusätzlich zu den je Themenfeld zu entwickelnden Projekten soll mindestens ein konkreter Standort
als Ausgangspunkt für die Demonstration einer sektorengekoppelten Wasserstoffwirtschaft in der Re-
gion Schaumburg entwickelt und aufgebaut werden, um alle Perspektiven der Wasserstoffwirtschaft –
Produktion, Nutzung im Wärme- und Verkehrsbereich, Logistik – erlebbar zu machen.
15 | S e i t eHyStarter-Konzept Schaumburg // Kapitel 5: Handlungsansatz
Abbildung 4: Handlungsansatz zur Etablierung der Wasserstoffregion Schaumburg.
© Landkreis Schaumburg / Spilett
Die dem Handlungsansatz zugrunde liegende Idee ist, dass ein Hochfahren der Aktivitäten je nach Sek-
tor bedarfsbezogen erfolgen und an den jeweiligen regionalen Kontext angepasst werden sollte: Gleich-
zeitig sollen in allen Bereichen weitere Projekte und Aktivitäten identifiziert und angestoßen werden.
Diese sollten an unterschiedlichen Orten und durch unterschiedliche Akteure realisiert werden, um eine
möglichst breite regionale Wissens- und Erfahrungsbasis zu erhalten. Einige Teilbereiche können bei
diesem Vorgehen unabhängig voneinander realisiert werden. Andere Teilbereiche hängen allerdings
stärker miteinander zusammen und sollten nach Möglichkeit gemeinsam entwickelt werden.
Die Geschwindigkeit der Skalierung einzelner Aktionsbereiche hängt von den jeweiligen Rahmenbe-
dingungen ab (z. B. Handlungsdruck, Interessenslage, Finanzierungsstrategien). Ein langsameres
Hochfahren in einem Bereich kann durch eine Beschleunigung in einem anderen Bereich aufgefangen
werden, ohne dass der Eindruck entsteht, dass die Entwicklung stoppt. Außerdem können durch dieses
Vorgehen in einem bestimmten Maße begrenzte Fehlentwicklungen korrigiert werden, ohne dass der
Gesamtprozess in Schieflage gerät. Beispielsweise kann die Nachfrage nach Wasserstoff schneller
wachsen als die regionalen Produktionskapazitäten. In diesem Fall kann in einer Übergangsphase Was-
serstoff in die Region importiert werden. Gleiches ist für den umgekehrten Fall denkbar, dass die Pro-
duktionskapazitäten schneller aufgebaut werden, als die Nachfrage nach regionalem Wasserstoff ini-
tiiert werden kann – in diesem Fall wird grüner Wasserstoff aus dem Landkreis Schaumburg in andere
Regionen Deutschlands exportiert.
16 | S e i t eHyStarter-Konzept Schaumburg // Kapitel 6: Themencluster Wasserstoffproduktion
6 Themencluster 1: Produktion von Wasserstoff
Ziel der Projektideen im Themencluster 1 ist die Produktion von Wasserstoff aus den in der Region ver-
fügbaren Quellen. Dabei soll nicht nur auf die zum Zeitpunkt der Umsetzung der Dialoge in der öffent-
lichen Wahrnehmung dominierende Wasserelektrolyse unter Verwendung von lokal erzeugtem PV-
Strom gesetzt werden, es werden auch Potentiale für alternative Wasserstofferzeugungsverfahren wie
die Pyrolyse (chemisches Recycling von Sekundärrohstoffen) und Dampfgasreformierung (Biogas) in der
Region betrachtet.
Durch die Diversifizierung der Wasserstoffquellen kann der im Masterplan 100 % Klimaschutz identifi-
zierte Handlungsdruck zum Ausbau der erneuerbaren Energien in der Region etwas reduziert und von
der Windenergie auf die Photovoltaik umgelenkt werden. Die Energie aus Photovoltaikanlagen kann
mit Hilfe von Wasserstoff als saisonalem Speicher nun ganzjährig genutzt werden (siehe Abbildung 5).
Abbildung 5: Anteil erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch im Szenario Klimaneutralität.
Quelle: Masterplan 100 % Klimaschutz für die Region Weserbergland, 2018
Produktionsverfahren A: Wasserstoff aus Rest- und Sekundärrohstoffen
Bei den Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff aus Reststoffen handelt es sich um thermische Re-
cyclingprozesse. Hierbei werden Sekundärrohstoffe unter Einfluss von Hitze und Ausschluss von Sauer-
stoff in ihre elementaren Bestandteile zerlegt. Dabei können je nach Auslegung der Anlage verschie-
dene Endprodukte entstehen, unter anderem auch Wasserstoff.
17 | S e i t eHyStarter-Konzept Schaumburg // Kapitel 6: Themencluster Wasserstoffproduktion
6.1.1 Funktionsweise
Abbildung 6: Schematischer Überblick zur Funktionsweise der Reststoffpyrolyse. © BMVI / Spilett
Bei der Reststoffpyrolyse bzw. Thermolyse handelt es sich um eine thermo-chemische Umwandlung
von organischen Abfällen in einem Drehrohrofenprozess bei Temperaturen von 850 °C oder höher.
Eine Vielzahl an organischen Reststoffen biogenen oder fossilen Ursprungs kann hier verwertet werden
(u. a. Bioabfälle, Kunststoffe, Klärschlämme und Sonderabfälle wie Altreifen oder Medikamente).
Ein Sonderfall der Pyrolyse mit Holzabfällen als Ausgangsstoff ist die Holzvergasung. Hierbei wird ein
CO2- und H2-haltiges Gas erzeugt, das aufgrund der geringen Gasqualität nur in einem Verbrennungs-
motor und nicht in der Brennstoffzelle genutzt werden kann.
Ein verwandtes Verfahren ist die Plasmalyse, das thermische Spalten von biogenen Abfällen und Son-
derabfällen sowie Flüssigkeiten mittels eines überhitzten Gases bei Temperaturen über 3.000 °C. Auf
plasmalytischem Weg kann Wasserstoff u. a. aus Bioabfällen, Holz, ASR (Kunststoffabfällen), Schwefel-
säure (aus Raffinerien), Methan, Abwässern, Klärschlamm oder Gülle gewonnen werden.
Eine Abgrenzung der Verfahren und Begrifflichkeiten ist in Abbildung 7 und Abbildung 8 dargestellt.
Abbildung 7: Thermische Verfahren zur Reststoffentsorgung bzw. Rückgewinnung chemischer Grundstoffe. © MODIS GmbH
18 | S e i t eHyStarter-Konzept Schaumburg // Kapitel 6: Themencluster Wasserstoffproduktion
Abbildung 8: Thermische Verfahren als Kohlenstoffsenke und Wasserstoffproduktionsverfahren. © MODIS GmbH
6.1.2 Wirtschaftlichkeit und Finanzierung
Die Gestehungskosten für die Wasserstoffherstellung aus Reststoffpyrolyse sind mit großen Unsicher-
heiten behaftet, da die Kosten stark von der Auslegung und Betriebsweise der einzelnen Anlagen ab-
hängen. Ein weiterer Einflussfaktor auf die Gesamtwirtschaftlichkeit einer Anlage ist die zu erzielenden
Einnahmen durch Entgegennahme der Reststoffe.
Grundsätzlich lohnt sich der Betrieb einer Pyrolyseanlage ab Entsorgungspreisen von 100 bis 150 €/t,
wenn nur minderwertige Prozessgase bzw. Produkte erzeugt werden. Werden mit geeigneter Thermo-
lysetechnik, d. h. klar definierten Inputströmen und konstanten Prozessen hochwertige Produktquali-
täten erzeugt, dann rechnet sich ein solches Verfahren auch schon mit sehr geringer Gate fee bzw.
sogar mit negativen Gebühren (z. B. Altreifenthermolyse)1. Im Jahr 2020 lagen die Preise für geeignete
Kunststoffe bei ca. 90 bis 95 €/t. Diese Preise müssen ab 2021 um einen Korrekturfaktor zur Berück-
sichtigung der CO2-Abgabe ergänzt werden. Aufgrund der ab 2021 geltenden europäischen Kunststoff-
abgabe werden sich die Gebühren für Kunststoffabfälle noch einmal anpassen, da alle europäischen
Mitgliedstaaten 800 €/t nicht recycelter Kunststoffabfälle an die EU zu zahlen haben2.
Sollte eine bestehende, wirtschaftlich betriebene Thermolyseanlage mit einer geeigneten Gasabschei-
dungs- und Reinigungstechnologie nachgerüstet werden, so ist nach ersten Expertenschätzungen mit
Wasserstoffgestehungskosten von ca. 1 €/kg H2 bei einer Reinheit von 97 % und 2 €/kg H2 für eine
Wasserstoffqualität der Reinheitsstufe 5.0 (99,999 %) zu rechnen3. Damit lägen die Wasserstoffgeste-
hungskosten in ähnlicher und damit wettbewerbsfähiger Größenordnung wie die aktuellen Bezugskos-
ten der Industrie für grauen Wasserstoff und deutlich unter den Gestehungskosten der Wasserelekt-
rolyse.
1 Wirtschaftlichkeitsberechnung
Modis, 2020
2
https://www.verpackungswirtschaft.de/news/biooekonomie/rohstoffsicherung-kreislaufwirtschaft/BMU-EU-Kunststoffabgabe-ist-auf-
dem-Weg-21503
3
Kostenabschätzungen basierend auf Ergebnissen von Experteninterviews (BBHC, 2020)
19 | S e i t eHyStarter-Konzept Schaumburg // Kapitel 6: Themencluster Wasserstoffproduktion
Produktionsverfahren B: Wasserstoff aus erneuerbarem Strom (Photovoltaik)
Die elektrolytische Erzeugung von Wasserstoff ist ein langjährig erprobtes und marktreifes Verfahren.
Bei der Wasserelektrolyse wird deionisiertes Wasser unter Anlegung der Zersetzungsspannung in seine
chemischen Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Bei der Chloralkalielektrolyse werden Al-
kali(metall)salze (z. B. Kochsalz) und Wasser zu Chlor, Wasserstoff und Lauge umgesetzt, wobei Was-
serstoff hierbei ein Nebenprodukt ist und die Erzeugung von Chlorgas zur Verarbeitung u. a. in Kunst-
stoffen im Vordergrund steht.
6.2.1 Funktionsweise
Abbildung 9: Schematischer Überblick zur Funktionsweise der Produktion von Wasserstoff aus Photovoltaikanlagen.
© BMVI / Spilett
In Europa werden jährlich etwa 325 TWh Wasserstoff für den stofflichen Einsatz in der chemischen
Industrie erzeugt, davon 95 % auf Basis der Erdgasreformierung oder als Beiprodukt aus anderen che-
mischen Prozessen, z. B. der Chlor-Alkali-Elektrolyse4. In Deutschland beläuft sich die industriell er-
zeugte Wasserstoffmenge auf jährlich 55 TWh, davon 3 TWh aus elektrolytischer Produktion5. Die Was-
serelektrolyse war bis vor einigen Jahren auf ein Nischendasein beschränkt, da die Gestehungskosten
deutlich über denen alternativer Wasserstofferzeugungsverfahren liegen.
Das Herz der Elektrolyseursysteme sind Zellstacks, die sich beliebig zusammenschließen lassen und
somit eine unkomplizierte und auch nachträgliche Skalierung der Anlagenkapazität zulassen. Im An-
schluss an die Elektrolyse muss der produzierte Wasserstoff für den Transport aufbereitet werden (Rei-
nigung / Trocknung und Verdichtung auf den Zieldruck des angeschlossenen Verteilsystems).
Da bei der elektrolytischen Produktion von Wasserstoff immer auch Sauerstoff und Abwärme anfallen,
ist eine weitere Nutzung dieser Nebenprodukte in jedem Fall zu prüfen und mitzudenken.
4
Quelle: “Hydrogen Roadmap Europe – a sustainable pathway for the European energy transition”, FCH JU 2019
5
Quelle: „Dialogprozess Gas 2030 – Erste Bilanz“, BMWi, 2019
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